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Analyse des particularités physiques d'objets de verre
La présente invention concerne l'analyse des particularités physiques d'objets de verre.
Suivant l'invention, on a prévu un procédé d'analyse des particularités physiques d'un objet de verre, comprenant les étapes consistant & : - projeter un faisceau de lumière sur l'objet ; - détecter comme une image extérieure l'image du faisceau sur la surface extérieure de l'objet, tandis qu'elle est réfléchie par la surface extérleure ; - détecter, comme une image intérieure séparée, l'image du faisceau sur la surface extérieure tandis
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qu'elle est réfractée & la surface extérieure aprbs réfraction dans l'objet et réflexion à partir de la surface intérieure la plus proche ; et - analyser les images intérieure et extérieure pour déterminer diverses particularistes physiques de l'objet.
On comprendra mieux l'invention a la lecture de la description qui va suivre d'une forme de réalisation de l'invention donnée à titre d'exemple seulement en se référant aux dessins joints au présent mémoire, sur lesquels : - figures 1 (a) à 1 (1) Bont des vues schématiques montrant l'action d'un faisceau de lumière sur un objet de verre ; - figure 2 est une autre vue d'un faisceau de lumière tombant sur un objet de verre, illustrant une
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mesure d'épaisseur ; -figures 3 et 4 sont des vues d'un faisceau de lumière frappant une irrégulari té d'une surface ; - figure 5 est une figure en perspective, sous forme stylisée et sChématique, d'un appareil suivant l'invention en cours d'emploi, inspectant un objet de verre ;
- figure 6 est une vue en plan montrant sous forme schématique le fonctionnement de l'appareil ; - figure 7 est un graphique montrant le mouvement de l'objet de verre et d'un faisceau de lumière qui le balaie ; - figure 8 est une vue montrant une partie des effets d'un balayage, comme ils sont perçus par une caméra utilisée dans l'invention ; - figures 9 (a) & 9 (i) sont des parties d'un tirage suivant l'invention ; et - figure 10 est un organigramme du fonctionnement de l'appareil.
La présente invention procure un procédé d'analyse des particulariés physiques d'un objet de verre.
Le principe essentiel de l'invention est qu'un faisceau de lumière est projeté sur l'objet, et l'objet est examiné alors par une caméra ou un autre arrangement pour détecter les images sur la surface de Itobjet.
Essentiellement, il y aura deux images. La première image est une image extérieure, qui est l'image du faisceau sur la surface extérieure de l'objet, tandis que le faisceau est réfléchi par la surface sexte- rieure. L'autre image est une image intérieure séparée,
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cette image du faisceau étant également sur la surface exterieure mais cette image se produit après que le faisceau de lumière ait été réfracté à la surface ex- térieure dans l'objet, où il est réfracté à nouveau contre la surface intérieure la plus proche, et réfracté
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ensuite à nouveau AL la surface exterieure. Le procédé suivant l'invention est basé essentiellement sur l'analyse des deux Images,
& savoir les images extérieure et intérieure de l'objet, pour détecter l'étendue des caractéristiques physiques comportant par exemple l'épaisseur du verre, les irrégularités et les défauts qui peuvent apparaître dans l'objet. Bien que l'on décrive cl-après un appareil propre à mettre en oeuvre l'invention, toute personne qui lira la description subséquents de l'appareil comprendra que l'on pourrait utiliser beaucoup d'autres formes de l'appareil.
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Pour comprendre clairement l'invention, il important de comprendre la logique existant derrière estl'analyse de l'aspect ou de l'absence de ces images extérieure et intérieure. La figure 1 représente sous forme schématique les principles du procédé de la présente invention.
En se reportant d'abord à la figure 1 (a), on y voit montré comment un pinceau relativement étroit de lumière provenant d'une source de lumière, projeté sur l'objet, produit deux images séparées, A savoir une image extérieure qui est une image du faisceau sur la surface extérieure de l'objet tandis qu'elle est réfle- chie par la surface extérieure, et une image intérieure qui est une image du faisceau sur la surface extér1eu- re telle qu'elle est réfractée à la surface extérieure après refraction dans l'objet et réflexion par la surface intérieure de l'objet.
En se reportant aux figures 1 (b) à 1 (d) tnclusi- vement, on verra que s'il y a un défaut à la surface extérieure, il bloquera d'abord l'image intérieure puisque
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la refraction est empêchée à la surface exterieure. Lorsque l'objet tourne, le défaut sera d'abord situe dans la trajectoire du faisceau réfracte et il y aura deux images (voir figure 1 (c) ). Ensuite, les deux images
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seront absentes parce que le défaut empêche le faisceau de lumière d'être rétracté dans l'objet et d'être ré - fléchai par la surface extérieure (voir figure 1 (d)).
Si l'on considere maintenant la Situation dans laquelle il y a un petit défaut entre les deux surfaces, lorsque l'objet tourne, il bloquera d'abord le faisceau de lumière après sa réflexion par la surface intérieure (voir figure 1 (c)) et ainsi l'image intérieure sera absents. En continuant la rotation, les deux images seront présentes puisque le défaut se trouve dans la trajectoire du faisceau de lumière comme il est refrac- té (voir figure 1 (f)). Lorsque l'objet tourne encore, le defaut intermédiaire bloquera à nouveau le faisceau de lumière après qu'il aura été réfracté à la surface
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extérieure.
L'absence, qui en résultera, d'une image intérieure sera détectée comme étant sensiblement identique à initiale d'une image intérieure comme le meme ddfaut la provoque.
Un défaut intermediaire ne provoquera pas toujours deux absences séparées, sensiblement identiques, des images intérieures. En se reportant à la figure 1 (h), on y verra l'angle dtincidence ("ill) et l'angle de réfraction ("r"). Il apparaîtra immédiatement que tout default intermédiaire qui sous-tend un angle h la surface intérieure, plus grand que deux fois 1'angle de réfraction, ne provoquera pas deux absences identiques de l'image intérieure, mais seulement une. La longueur ("1") de ce défaut variera ainsi suivant la distance à la surface intérieure (d) et suivant l'angle de réfraction. Ceci peut s'exprimer mahématiquement par
1 = 2d tg r Le paramètre critique pour l'inspection est donc l'angle de réfraction r.
En se reportant maintenant A la figure 1(i), on y voit représentée la situation dans laquelle il y a
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un défaut sur la surface intérieure, Ce défaut provoquera une absence de l'image intérieure et pas d'absence de l'image extérieure. On verra que la seule absence d'une Image intérieure indique soit un défaut sur la surface intieure, soit un défaut entre les deux aurfaces, lequel éfaut sous-tendra un angle par rapport à la surface intérieure plus grand que deux fols l'angle de rétraction du faisceau & l'intérieur de l'objet de verre, comme examiné plus haut en se référant à la figure 1 (h).
Considérant la figure 2, lorsqu'on désire mesurer l'épaisseur (T) d'une paroi d'un objet de verre, cela peut se faire facilement par l'application de la formule suivante :
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où T épaisseur du verre = indice de refraction relatif i = angle d'1ncldence t = épaisseur du faisceau de lumière
En se reportant à la figure 3, on y voit représenté sous forme schématique l'effet d'une irrégularité de la surface intérieure. On a représenté deux faisceaux qui, bien entendu, n'apparaltront que lorsque l'objet de verre aura été avancé. Le premier faisceau est montre par les lignes en traits pleins et le second faisceau est montré en traits interrompus. On observeraqu'uneirrégularitédelasurfaceintérieure n'affectera pas les images extérieures mais affectera
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les images intérieures.
Une superposition des images aura lieu aussi.
En se reportant à présent à la figure 4, on verra
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que lorsqu'il y a une irregularity de la surface extérieure, elle affectera à la fois les Images extérieure et Intérieure comme montre. Ainsi, l'analyse de ce qui se produit peut être tres complexe mais on compren- dra qu'il est possible, par l'analyse, de comprendre ce qui se produit. 11 est ainsi possible de programmer l'appareil de détection pour faire la discrimination necessaire entre les divers genres d'irrégularités de surface, etc.
En se référant à la figure 5 en haut du dessin, on y voit représenté un appareil de détection indiqué de façon generale par l'indice de référence 1 pour mettre en oeuvre le procédé de la présente invention, a savoir l'analyse des particularités physiques de l'ob- jet de verre, identifie sur les dessins par l'indice de reference 2. L'appareil de détection 1 comprend un
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. une base 4 et actionne par un moteur pas A pas (non montre). L'appareil de détection 1 comprend en outre un projecteur de lumière 5 ayant une enveloppe avec une ouverture verticale 6trotte 6 pour former un faisceau ou pinceau de lumière étroit.
Un miroir 7 est monté sur un bras pivot 8 disposé varticalement, que fait osciller un moteur (non montré) monté dans un carter 9. Une caméra à arrangement linéalre 10 est montée sur la base 4, ainsi qu'un projecteur de jet d'encre 11. La caméra 10 est une caméra à arrangement linéaire sous forme d'une fente longitudinale verticale avec des éléments sensibles à la lumière discrets. L'appareil est relié à un equipement convenable de commande et d'enregistrement 12 montré sous forme d'un schéma fonctionnel.
Lorsque le miroir 7 oscille, 11 explore ou balaie un champ de vision de l'objet de verre 2. Pour une ébauche de verre N boire, un champ de vision typique a une hauteur de 9*'et une largeur de 0,5". Il y a deux
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mouvements distincts, le balayage par le miroir 7 et la rotation du plateau tournant 3 en étapes discrbtes.
Le balayage par le miroir 7 est représenté A la figure 6. Deux lignes d'exploration sont représentées. 1den- tifiees par les lignes 16 et 16a pour les positions 7 et 7a respectivement du miroir. Un pinceau de lumiere 17 est alors dirigé vers la caméra 10, non montrée sur la figure 6.
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La figure 7 représente à nouveau le déplacement du miroir d'exploration 7'et par rapport à lui, de l'objet de verre.
En se référant figure 8, on y voit des li- la rotation,gnes d'exploration identifiées par l'indice de réérence 20 et différenciées par des lettres souscrites.
Chaque ligne d'exploration 20 représente une image des éléments d'image de la caméra 10 de l'objet de verre 2, identifiées par une position de référence. Chaque ligne 20 a une adresse de caméra qui lui est propre, ainsi qu'il sera explique plus loin. La distance entre les lignes d'exploration 20a et 20b représente la largeur du champ de vision de la caméra. La hauteur du champ de vision est montrée sur l'axe vertical et dans une forme de réalisation, est de 9" (9 pouces, 1 pouce = 25, 4 mm), avec une largeur de 0, 75". La camera a des résolutions verticale et horizontale de 6y = 9 mollie'- mes et 6x 5 millièmes d'un pouce, respectivement.
Pour cette résolution, 11 taut un millier (9'1 x 9/1000'*) d'elements d'image et cent cinquante (0, 75 x 5/1000") lignes d'exploration. Par suite, pour un temps d'exposition de 60 s, le temps pris par la camera pour balayer un champ de vision est de 9 ms (150 lignes x 60 J. par ligne). Ceci donne une fréquence de balayage désirée de 55 Hz pour le miroir 7. La resolution en rotation de la caméra 10 est de 0, 250 et par conséquent l'objet 2 devrait tourner en au moins 1440 pas(360 /0,25 )
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par tour complet.
En pratique, on a trouv4 qu'un moteur pas AL pas faisant 2000 pas par tour est satisfaisant, bian que ceci signifie que l'objet de verre 2 tournera alors qu'est exploré un champ de vision.
En se reportant à la figure 8, à la ligne d'ex- ploration 20c A la hauteur indiquée par l'indice de référence 40, il y aura un changement, passant d'un état sombre à un état brillant en raison d'une image in-
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trieure.Le AL l'état et 41 ge exterieure de la surface extérieure est vue plus 43.
43; changement suivant va de l'etat brillantEn se reportant à 1a figure 9 (a) on y voit, re- présenté sous forme imprimée, l'enregistrement des images de la camera. On observera que celles-ci sont montrées pour la facilité de la comprehension, mais ne correspondent pas physiquement aux lignes de balayage ou d'exploration 20c et 20d montrées à la figure 8.
L'échelle horizontale au bas de la figure 9 (a) donne les adresses de la caméra, indiquées de fa ? on generale par l'indice de r frence 21 pour les lignes d'exploration 20. La chose principale à comprendre est que les changements dans la lumière reçue par la camera dans la ligne d'exploration 20c ayant une adresse en 21c est 1'image intérieure entre 40 et 41, l'image extérieure étant entre 42 et 43. On doit observer aussi que le sens du balayage bol la figure 8 va de droite à gauche pour l'impression de la figure 9a, et dans le sens opposé pour l'impression de la figure 9b, et ainsi de suite.
Considérant les figures 9 (b) à 9 (1) respectivement, on y voit un défaut constituant une rupture dans une réflexion intérieure, par'exemple comme identifiée
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par la flèche B à la figure 8. Les défauts montres aux figures 9 et 8 ne sont pas le même ddfaut.
La figure 10 représente sous forme d'organigramme une des manières dont l'invention peut être mise en oeuvre.
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Lebende des figures
Sur toutes les figures, on a adopté les notations suivantes : OV objet de verre IE image exterieure 11 image intérieure En outre :
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SD Sans dé, DE-AI défaut sur la surface extérieure image intérieure absente tautDE défaut sur la surface extérieure D P ddfaut sur la surface exterieure deux images présentes
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DE-2IA ddfaut sur la surface exterieure deux images absentes DI-IIA défaut entre les surfaces image lntérieure absente DI-2IP défaut entre les surfaces deux images présentes DIC-IIA défaut intermediaire critique image intérieure absente BE-IIA defaut sur la surface exterieure image intérieure absente IRSIirrégularitésurlasurfaceintérieure image extérieure non affectée image intérieure décalée
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IRSE irrégularité sur la surface extérieure images intermédiaire CE commande de l'exploration de balayage CC commande de la caméra PI retraitement d'image AD acquisition
des données d'image M16 microprocesseur & 16 bits CI calculatrice A 1 bit IM imprimante CM commande du moteur pas z pas
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et extdrieure décaléesDM déplacement du miroir d'exploration R rotation de l'objet de verre HV hauteur du champ de vision LV largeur du champ de vision Y oui,
N non
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D depart MF mise en état de fonctionnement du moteur ACD acquisition des données avant mémorisation TR transition FP fin du produit ADD acquisition des données pour localisation des défauts CD choix du dessin de découpage MC recherche dtune meilleure adaptation du dessin de découpage A la carte des défauts DDA le dessin des défauts est-il acceptable OVA orientation du verre pour la meilleure adapta- tion CND choix d'un nouveau dessin préféré FC fin du choix RV rejet du verre AV attente du verre suivant.